肠道微生物可以增强运动的动力

在这项研究中，研究人员发现，一大群实验室小鼠的跑步表现差异主要归因于高性能动物中某些肠道细菌物种的存在。研究人员将这种效应追溯到细菌产生的称为代谢物的小分子 - 刺激肠道感觉神经的代谢物，以增强运动期间动机控制大脑区域的活动。

“如果我们能够确认人类中存在类似的途径，它可以提供一种有效的方法来提高人们的运动水平，以改善公共卫生，”研究资深作者Christoph Thaiss博士说，他是宾夕法尼亚医学院微生物学助理教授。

Thaiss及其同事建立了这项研究，以广泛搜索决定运动表现的因素。他们记录了遗传多样性小鼠的基因组序列、肠道细菌种类、血流代谢物和其他数据。然后，他们测量了动物每天自愿跑步的量，以及它们的耐力。

研究人员使用机器学习分析了这些数据，寻找可以最好地解释动物在跑步表现方面相当大的个体差异的小鼠属性。他们惊讶地发现，遗传学似乎只占这些性能差异的一小部分 - 而肠道细菌种群的差异似乎更重要。事实上，他们观察到，给小鼠服用广谱抗生素以摆脱肠道细菌会使小鼠的跑步性能降低约一半。

最终，在涉及宾夕法尼亚大学和其他地方的十几个独立实验室的长达数年的科学侦探工作中，研究人员发现两种细菌物种与更好的性能密切相关，直肠真杆菌和Coprococcus eutactus，产生称为脂肪酸酰胺（FAAs）的代谢物。后者刺激肠道嵌入的感觉神经上称为CB1内源性大麻素受体的受体，这些受体通过脊柱连接到大脑。这些CB1受体束缚的神经的刺激导致运动期间神经递质多巴胺水平升高，在称为腹侧纹状体的大脑区域中。

纹状体是大脑奖励和激励网络中的关键节点。研究人员得出结论，运动过程中该区域的额外多巴胺通过增强运动欲望来提高表现。

“这种肠道到大脑的动机途径可能已经进化到将营养可用性和肠道细菌种群的状态与参与长期体育活动的准备联系起来，”该研究的共同作者，宾夕法尼亚大学艺术与科学学院生物学副教授J. Nicholas Betley博士说。“这一系列研究可能会发展成为运动生理学的一个全新分支。

这些发现为科学研究开辟了许多新的途径。例如，实验中有证据表明，表现较好的小鼠经历了更强烈的“跑步者快感” - 在这种情况下通过疼痛敏感性的降低来衡量 - 暗示这种众所周知的现象也至少部分受到肠道细菌的控制。该团队现在计划进一步研究，以证实人类中存在这种肠脑通路。

他补充说，除了可能提供廉价、安全、基于饮食的方法来让普通人跑步和优化精英运动员的表现外，探索这条途径也可能产生更容易的方法，在成瘾和抑郁等环境中改变动机和情绪。